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电荷泵是如何工作的?

浏览:次 时间:2020-08-12 10:21:06

电荷泵如何工作?

电荷泵(开关电容)IC通过利用一个开关网络给两个或两个以上的电容供电或断电来进行DC/DC电压转换。基本电荷泵开关网络不断在给电容器供电和断电这两个状态之间切换。C1(充电电容)传输电荷,而C2(充电电容器)则储存电荷并过滤输出电压。

电荷泵有哪些工作模式?

电荷泵IC可以用作逆变器、分路器或者增压器。逆变器将输入电压转变成一个负输出。作为分路器使用时,输出电压是输出电压的一部分,例如1/2或2/3。作为增压器时,它可以给I/O带来一个1.5X或者2X的增益。很多便携式系统都是用一个单锂离子电池或者两个金属氢化物镍电池。因此当在2X模式下运行时,电荷泵可以给一般在3.3V到4.0V的范围内工作的白光LED供应适当的正向电压。

哪些电容器最适用于电荷泵?

要实现最优的性能,就要采用带低等效并联电阻(ESR)的电容器。低 ESR电容器须用在IC的输出上,来将输出波纹和输出电阻最小化,并达到最高的效率。陶瓷电容器就可以做到这一点,但是某些钽电容器可能要比较合适一点。

电荷泵的输出电压经过调节吗?

基本电荷泵缺少调整电路,因此实际上所有当今使用的电荷泵IC都增加线性调整或者电荷泵调制。线性调整的输出噪音最低,并可以在更低的效率情况下提供更好的性能。而由于调整IC没有串联传输晶体管,控制开关电阻的电荷泵调制就可以提供更高的效率,并为一个给定的芯片面积(或消耗)提供更多的输出电流。

电荷泵IC如何将功率消耗最小化?

通过运用脉冲频率调制,IC只有在当电荷必须传输出去来保持输出调节的时候才产生电荷。当输出电压高于目标调节电压时,IC是闲置的,此时消耗的电流最小,因为储存在输出电容器上的电荷会提供负载电流。而随着这个电容器不断放电以及输出电压逐渐降到目标调节电压一下,电荷泵才会激活并向输出传输电荷。这个电荷供给负载电流,并增加输出电容器上的电压。

电荷泵(charge pump)是一种直流-直流转换器,利用电容器为储能元件,多半用来产生比输入电压大的输出电压,或是产生负的输出电压。电荷泵电路的电效率很高,约为90-95%,而电路也相当的简单。

电荷泵利用一些开关元件来控制连接到电容器的电压。例如,可以配合二阶段的循环,用较低的输入电压产生较高的脉冲电压输出。在循环的第一阶段,电容器连接到电源端,因此充电到和电源相同的电压,在第一阶段会调整电路组态,使电容和电源电压串联。若不考虑漏电流的效应,也假设没有负载,其输出电压会是输入电压的两倍(原始的电源电压加上电容器两端的电压)。较高输出电压的脉冲特性可以用输出的滤波电容器来滤波。

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